首次实现分子间的纠缠

[本刊讯] 美国普林斯顿大学团队和哈佛大学团队分别在可重构光镊阵列中首次实现了分子间的纠缠，相关研究成果均于2023年12月7日发表在《科学》（Science）周刊上。

所谓量子纠缠，指的是两个或更多物体之间所具有的一种任何经典物理理论都无法描述的奇特关联。量子纠缠不仅挑战了经典物理中的局域实在性观念，促使人们重新思考物理世界的本质，它还是量子信息领域的重要资源，是量子计算、量子通信和量子精密测量的重要基础。人们已经在光子、原子、超导等体系中实现了量子纠缠。

分子的结构更复杂，具有更丰富的自由度和能态，可以为量子模拟、量子信息处理提供更多可能性。但正因为其复杂性，在单量子水平上调控分子的量子状态面临着巨大挑战。

将复杂的分子冷却到足够低的温度，是实现分子精确量子调控的基础，近10年来，科学家们在分子冷却上取得重要突破，为实现分子的量子纠缠奠定了实验基础。在最新的工作中，两个研究团队都将CaF分子束缚在光镊组成的可重构一维阵列中，并利用微波传输和光泵浦技术将分子的内态调控为单一量子态。在此基础上，利用分子对之间的远程电偶极相互作用成功構建出一种重要的纠缠量子态——贝尔态。

控制单个分子的量子状态并实现分子间的量子纠缠，这一重要进展给量子信息科学提供了新工具，为未来基于分子系统的量子平台铺平了道路。

（王晋岚）